СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ Ашик Рефат гр.МЕТМ 17-2

Материалы, обладающие уникальными свойствами, обусловленные их нано размерами Наноматериалы с быстрым переносом ионов, связанные также с нано ионизацией и наноэлектроникой Наноразмерные материалы также могут использоваться в массовых внесениях (внесение всей дозы) Наноматериалы иногда используются в солнечных батареях, которые борются со стоимостью солнечных кремниевых ячеек НАНОМАТЕРИАЛЫ

Синтез наночастиц имеет 2 подхода: - подход «снизу вверх» - подход «сверху вниз» СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦЫ

Этот способ обусловлен стремлением расположить меньшие компоненты в более сложные структуры Использование химических или физических сил, действующих в нано масштабе, для того чтобы собрать базовые единицы в более крупные конструкции Примеры: 1. Квантовые точки Арсенид Индия Галия (InGaAs) могут быть образованы путем выращивания тонких слоев InGaAs в GaAs 2. Образование углеродных нанотрубок Подход «снизу вверх»

В нем есть стремление создавать более мелкие частицы, используя более крупные, чтобы направлять их сборку Самый распространённый подход «сверху вниз» в производстве включает в себя методы литографического паттерна с использованием коротковолновых оптических источников Подход «сверху вниз»

Наночастицы Порошок Атомы Кластеры Сверху вниз Снизу вверх Масса

Существует три метода синтеза наноматериалов: Физический Химический Биологический Методы

Химический метод синтеза

Простые методы Недорогая измерительная аппаратура Низкотемпературный (<350ºC) синтез Допирование инородных атомов (ионов) возможно при синтезе Можно получить большое количество материала Возможны различные размеры и формы Возможна самосборка или паттерн Преимущества

Наночастицы, синтезированные химическими методами, образуют «коллоиды», Две или более фазы (твердые, жидкие или газообразные) одинаковых или разных материалов сосуществуют с размерами, по меньшей мере, одной из фаз менее микрометра Могут быть частицы, пластины или волокна Наноматериалы представляют собой подкласс коллоидов, в которых размеры коллоидов находятся в нанометровом диапазоне КОЛЛОИДЫ И КОЛЛОИДЫ В растворах

Гель и пена Молоко Облака Коллоиды Коллоид Это смесь двух фаз материи дым Пены Молоко Аэрозоль Туман Облака Гель Эмульсия

Уменьшение содержания соли металла или кислоты Высокостабильные частицы золота могут быть получены путем восстановления хлорауриновой кислоты (HAuCl4) трис-цитратом натрия (Na3C6H5O7) HAuCl4 + Na3C6H5O7 Au + C6H5O7 + HCl + 3 NaCl Металлические наночастицы золота имеют интенсивный красный, пурпурный и т. д., цвета зависят от размера частиц СИНТЕЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ НАНОЧАСТИЦ ПО КОЛЛОИДАЛЬНОМУ МАРШРУТУ

Золотые наночастицы могут быть стабилизированы отталкиванием. Кулоновское взаимодействие Также стабилизируется тиолом или некоторыми другими укупорочными молекулами Аналогичным образом можно синтезировать серебро, палладий, медь и несколько других металлических наночастиц. СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПО КОЛЛОИДНОМУ МАРШРУТУ

Мокрый химический маршрут с использованием соответствующих солей Сульфидные полупроводники, такие как CdS и ZnS, могут быть синтезированы путем соосаждения Для получения наночастиц Zns любую соль Zn растворяют в водной (или неводной) среде и добавляют H2S ZnCl+ HS -> ZnS + 2 HCl СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ ПОЛУПРОВОДНИКОВ ПО КОЛЛОИДНОМУ МАРШРУТУ

Стерильные помехи, создаваемые «химической укупоркой», Химическая укупорка - высокая или низкая температура в зависимости от реагентов Высокотемпературные реакции - холодные металлорганические реагенты вводят в растворитель, такой как триоктилфосфиноксид, удерживаемый при> 300ºC Хотя это очень хороший метод синтеза, большинство металлоорганических соединений являются дорогостоящими.

2 типа материалов или компонентов - «золь» и «гель» М. Эбельман синтезировал их в 1845 году Низкотемпературное технологическое потребление энергии и меньшее загрязнение Производит высокочистую, хорошо контролируемую керамику Экономичный маршрут, если прекурсоры не дорогие Возможно синтезировать наночастицы, наностержни, нанотрубки и т. Золь-гель метод

Золь - представляют собой твердые частицы в жидком подклассе коллоидов Гель - полимеры, содержащие жидкость Процесс включает образование «золей» в жидкости и затем соединение частиц золя с образованием сети Жидкость - это сухие порошки, тонкие пленки или даже монолитные твердые Особенно полезно для синтеза керамики или оксидов металлов

Гидролиз прекурсоров конденсация поликонденсация Прекурсоры - склонность к образованию гелей Алкоксиды или соли металлов Оксидную керамику лучше всего синтезировать по методу золь-гель

Например, в SiO Si находится в центре и 4 атома кислорода на вершинах тетраэдра Очень подходит для образования золей По способу поликонденсации золи зарождаются и образуется золь-гель